CN104214138A - 空气压缩机背板 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种空气压缩机背板。一种用于对飞机内的气流加压的压缩机，其包括将所述气流提供到所述压缩机的入口。出口将通过所述压缩机加压后的所述气流提供到所述飞机的舱室。扩散器总成被布置在所述入口与所述出口之间。所述扩散器总成包括至少部分阻碍所述气流通过所述扩散器总成的一个或多个叶片。所述扩散器总成包括背板，其具有相邻于所述一个或多个叶片的表面。所述表面包括使空气能够旁通所述一个或多个叶片的释放特征。所述释放特征具有穿过所述扩散器总成的流径宽度的约0.25％到2.5％或所述背板的凸缘厚度的约0.5％到5％的轴向深度。本发明还包括一种操作压缩机的方法。

Description

空气压缩机背板

技术领域

本文所公开的主题涉及空气压缩机且特别涉及一种用于飞机中的机舱空气压缩机的背板。

背景技术

当前商用飞机标配用于控制飞机内的温度、压力以及其它参数和条件的多种系统。例如，飞机的环境控制系统(ECS)可以包括空气压缩机(例如，机舱空气压缩机)以维持所要机舱压力。空气压缩机或其它组件在诸如可能在飞机中发生且具有广泛条件(例如，在地平面和巡航高度处截然不同的压力和温度)的优选操作条件范围之外操作时，可能经历能效、效率、使用寿命或其它操作特性的降级。

发明内容

根据一个实施方案，公开了一种用于对飞机内的气流加压的压缩机。压缩机包括将气流提供到压缩机的入口。出口将通过压缩机加压后的气流提供到飞机的舱室。扩散器总成设置在入口与出口之间。扩散器总成包括至少部分阻碍气流通过扩散器总成的一个或多个叶片。包括背板，其具有相邻于所述一个或多个叶片的表面。所述表面包括使空气能够旁通所述一个或多个叶片的释放特征。

根据另一实施方案，公开了一种操作飞机中的压缩机的方法。所述方法包括当空气从入口到出口且通过布置在入口与出口之间的扩散器总成时用压缩机对空气加压。加压空气经由出口提供到飞机的舱室。一部分空气经由形成在相邻于一个或多个叶片的扩散器总成的背板的表面中的释放特征旁通所述扩散器总成的一个或多个叶片。

附图说明

在本说明书的总结处的权利要求书中特别指出并明确要求被视为本公开的主题。本发明的前述特征和其它特征以及优点从下文结合附图进行的详细描述中显而易见，其中：

图1示意示出具有环境控制系统的飞机；

图2是图1的环境控制系统的空气压缩机的横截面图；

图3是图2的空气压缩机的背板的横截面图；

图4是图3的背板的表面的透视图，其具有形成于表面中的释放特征；和

图5是图3中包围背板的区域的放大图。

具体实施方式

本文参考图示以举例且非限制的方式提出所公开的设备和方法的一个或多个实施方案的详细描述。

图1示意示出飞机10。飞机10具有各种舱室，所述舱室包括控制有关舱室的环境的条件，诸如温度、压力等等的机舱12。其它舱室可以包括厨房、货物区域等等或可由其界定。在所示实施方案中，包括ECS14来控制机舱12的环境(例如，温度、压力等等)和飞机的其它舱室。ECS14可以被配置来接收、监测和/或调节冲压空气、周围外部空气、从机舱12或飞机10的其它舱室循环利用的空气、来自飞机10的涡轮机或其它组件的排放空气等等或其组合。在所示实施方案中，ECS14包括用于辅助维持机舱12内的所要空气压力(即，机舱压力)的空气压缩机16。以此方式，空气压缩机16可以称为机舱空气压缩机(CAC)，但是应了解其它压缩机可以受益于本文所公开的实施方案。

图2中更加详细地示出空气压缩机16。压缩机16包括由电机20驱动的转子或推进器18。推进器18包括用于将气流引导通过压缩机16同时推进器18通过电机20旋转的一个或多个浆叶22。气流整体由图2中用数字24指定的箭头表示。应注意箭头24仅在压缩机16的一半上指示以使压缩机16的组件更加清晰，但是气流如所示在推进器18的整个圆周周围出现。

推进器18和电机20包含在外壳25内，所述外壳25可以由固定到彼此的多个外壳部分构造。外壳25具有用于将空气提供到压缩机16的入口26。通过入口26汲取的空气通过浆叶22径向向外泵抽到出口28。如由箭头24所示。在到达出口28之前，空气穿过扩散器总成30，也如所示。

扩散器总成30包括例如经由安装板34由外壳25支撑的背板32。肩部36由与安装板34相对的背板32的侧面上的外壳25支撑。如由箭头24所示的气流由推进器18引导通过背板32与肩部36之间的空间。多个叶片38被保持在这个介于背板32与肩部36之间的空间中以在气流穿过压缩机16时阻碍气流。叶片38可以被配置来展现相对于背板32的某移动程度以改变穿过扩散器总成30的流动面积。在所示实施方案中，叶片38被配置为绕一组销、螺栓或紧固件40，例如在其中气流相对未被阻碍的打开位置与其中气流被相对阻碍且减缓的部分打开位置之间振荡或枢转。紧固件40在安装板34与肩部36之间延伸穿过背板32。

背板32被示为不具有图3到图5中的空气压缩机16的其它组件。背板32包括用于接收紧固件40的相应者的钻孔或开口42。背板32的表面44相邻于叶片38且至少部分界定气流穿过扩散器总成30所采取的流径。释放特征46被设置在背板32的表面44中，其使扩散器总成30中的一部分空气能够旁通叶片38。由释放特征46提供的旁通整体由用图2中的数字48指定的箭头表示。类似于箭头24，为清晰起见仅图示所述箭头48之一，但是应明白将为叶片38中的每个提供空气旁通。已经发现由释放特征46提供的空气旁通有利地改进压缩机16的操作。例如，可通过在背板32的表面44中使用释放特征46获得的一个好处是增大压缩机16在压缩机16的一些操作条件下的喘振裕度。改进的喘振裕度转化成压缩机16的整体操作范围的相应增大，其可以改进压缩机16的使用寿命、效率和/或能效，同时将所要压力维持在飞机10的舱室内，诸如机舱12。

在一个实施方案中，释放特征46通过加工或切割凹槽或凹部进入背板32的表面44而形成。在一个实施方案中，背板32例如经由晶粒或模具而形成有释放特征46。背板32包括毂部分50和凸缘部分52，其可以类似地经由加工、或经由晶粒或模具、或一些其它制程在释放特征46形成之前、期间或之后形成。在除了所示实施方案以外的实施方案中背板32也可以形成为具有基本恒定的厚度，例如不具有毂部分50和凸缘部分52，或采用不同于所示的某其它尺寸或形状。

应注意经由释放特征46旁通叶片38的空气量与通过扩散总成30的总容积气流比较可以相对较小且仍然有利地改进如上述压缩机16的性能。例如，基于图5可以了解根据一个实施方案的释放特征46的一组尺寸。在图5的实施方案中，直径D1界定释放特征46相对于背板32的轴或中心的径向界限，同时尺寸D2表示释放特征46的轴向深度，即，释放特征46凹入表面44的量。释放特征46可以突兀地形成在表面44中或经由斜面或倒角如所示沿着距离D3逐渐过度。

在一个实施方案中，深度D2介于背板32的凸缘部分52的厚度D4的约0.5％与5％之间，且更特定来说，介于厚度D4的约1.5％与2.5％之间。这对应于穿过如图2所示且在背板32的表面44与肩部36之间轴向测量的扩散器总成30的流径宽度D5的约0.5％到2.5％、或更特定来说约0.75％到1.5％。在一个具体实施方案中，深度D2是约0.004英寸(大约0.10mm)，厚度D4是约0.2英寸(大约5.08mm)，且宽度D5介于约0.3英寸(大约7.62mm)与0.5英寸(大约12.7mm)之间。还应注意在所示实施方案中，释放特征46完全形成在毂部分50的径向延伸部内，但是在其它实施方案中，释放特征46的尺寸D1可以被扩大以径向延伸到凸缘部分52中。

虽然已经参考一个或多个示例性实施方案描述了本发明，但是本领域技术人员应了解可以作出各种改变且等效物可以替代其元件，而不脱离本发明的范畴。此外，可以作出许多修改以使特定情况或材料适于本发明的教示，而不脱离其基本范畴。因此，希望本发明不限于作为设想用于实行本发明的最佳模式公开的特定实施方案，但是本发明将包括落于权利要求书的范畴内的全部实施方案。而且，在图示和描述中，已经公开了本发明的示例性实施方案，且尽管已经采用了具体术语，但是其仅以一般且描述性意义使用且不用于限制目的，除非另有说明，因此本发明的范畴不限于此。而且，术语第一、第二等等的使用不表示任何顺序或重要性，而是术语第一、第二等等用于区分一个元件与另一个元件。此外，术语一个(a、an)等等的使用不表示数量限制，而是表示存在引用项目中的至少一个。

Claims (14)

1.一种用于对飞机内的气流加压的压缩机，其包括：

入口，其将所述气流提供到所述压缩机；

出口，其将通过所述压缩机加压后的所述气流提供到所述飞机的舱室；和

扩散器总成，其被布置在所述入口与所述出口之间，所述扩散器总成包括：

一个或多个叶片，其至少部分阻碍所述气流通过所述扩散器总成；和

背板，其具有相邻于所述一个或多个叶片的表面，所述表面包括使空气能够旁通所述一个或多个叶片的释放特征，其中所述释放特征具有穿过所述扩散器总成的流径宽度的约0.25％到2.5％的轴向深度。

2.根据权利要求1所述的压缩机，其中所述舱室是所述飞机的机舱且所述压缩机是机舱空气压缩机。

3.根据权利要求1所述的压缩机，其中所述一个或多个叶片相对于所述背板枢转地安装。

4.根据权利要求1所述的压缩机，其中所述释放特征被形成为所述背板的所述表面中的切口。

5.根据权利要求1所述的压缩机，其中所述释放特征被形成为所述背板的所述表面中的凹部。

6.根据权利要求1所述的压缩机，其中所述释放特征具有所述背板的凸缘厚度的约0.5％到5％的轴向深度。

7.根据权利要求6所述的压缩机，其中所述轴向深度是所述凸缘的所述厚度的约1.5％到2.5％。

8.根据权利要求1所述的压缩机，其还包括用于将所述气流从所述入口通过所述扩散器总成引导到所述出口的推进器。

9.根据权利要求9所述的压缩机，其还包括用于旋转所述推进器的电机。

10.一种用于包括根据权利要求1所述的压缩机的飞机的环境控制系统。

11.一种操作飞机中的压缩机的方法，其包括：

当空气从入口行进到出口且穿过布置在所述入口与所述出口之间的扩散器总成时，用所述压缩机对所述空气加压；

经由所述出口将加压空气提供到所述飞机的舱室；和

经由形成在所述扩散器总成的背板的相邻于所述一个或多个叶片的表面中的释放特征，用一部分空气旁通所述扩散器总成的所述一个或多个叶片。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述舱室是所述飞机的机舱。

13.根据权利要求12所述的方法，其中提供所述加压空气包括维持所述飞机的机舱压力。

14.根据权利要求11所述的方法，其中提供所述加压空气包括旋转推进器以将空气从所述入口通过所述扩散器总成引导到所述出口。